Apostila De Mecânica Do Fluidos

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Caros alunos, leiam o resumo das aulas com antecedência, anotem

suas dúvidas, participem das aulas, façam perguntas, leiam revistas

especializadas, participem de congressos da área, consultem sites sobre o

assunto, assistam os vídeos disponíveis, vejam as animações. Se faltar,

consultem o material do colega. Esse é o segredo para se aprender e

continuar aprendendendo por toda a vida.

Bom estudo e sucesso.

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APRESENTAÇÃO

Mecânica dos fluidos é a área onde são estudados os fenômenos físicos relacionados ao

movimento dos fluidos (ar, água etc). Na área de Refrigeração e Ar Condicionado esse

conhecimento é fundamental, já que todos os sistemas de distribuição de ar através de redes de

dutos, sistemas de condensação, tubulações de fluidos refrigerantes para sistemas industriais e

sistemas de distribuição de água gelada são projetados a partir da física do movimento dos fluidos.

Na figura 1 temos um mapa conceitual das diversas interfaces e aplicações da mecânica dos fluidos.

No site http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html, mais detalhes podem ser

obtidos.

Figura 1- Mapa conceitual de Mecânica dos Fluidos

Na figura 2 ilustramos algumas das principais aplicações da mecânica dos fluidos – vemos

dutos para de insuflamento para levar ar dos fan-coils ao ambiente, bombas de água de condensação

– para transportar a água que resfria o fluido refrigerante que atravessa o condensador do chiller,

bombas de água gelada, que transporta a água resfriada pelo chiller até os fan-coils. A determinação

do diâmetro das linhas de água gelada, de água de condensação, das dimensões dos dutos e as

potências das bombas serão objetos de nosso estudo.

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Figura 2– Sistema de água gelada para climatização (fan-coil – chiller)

Este texto simples tem como objetivo resumir alguns conceitos básicos da área. Vamos

começar relembrando alguns conceitos de energia, trabalho, potência, densidade e de pressão.

Depois vamos relembrar os conceitos da Estática dos Fluidos, onde são estudadas as Leis de Stevin,

Princípios de Palcal e de Arquimedes.

A seguir vamos apresentar a equação geral da conservação da energia em escoamentos, a

famosa Equação de Bernoulli. Através desta equação e das informações básicas para determinação

da perda de carga em escoamentos vamos entender como são dimensionadas as bombas para

deslocamento de água. Finalmente vamos aprender como os dutos e as tubulações de distribuição de

água / fluido refrigerane são dimensionadas. Mais informações podem ser encontradas em catálogos,

páginas de internet, livros e no portal do WIKI – www.sj.ifsc.edu.br/wiki . Desejamos sucesso

nesse aprendizado. A seguir ilustramos algumas imagens disponíveis no Wiki sobre Mecânica dos

Fluidos. Observe algumas aplicações comuns da mecânica dos fluidos.

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Figura 3- asas de um avião Figura 4- bola de baseball

Figura 5- freio de um carro Figura 6- impacto sobre o olho humano

Figura 7- elevador hidráulico Figura 8- manômetros

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SEMANA 1 – APLICAÇÕES DA MECÂNICA DOS FLUIDOS

1- Descreva alguns exemplos de aplicação da mecânica dos fluidos na área de refrigeração.

2- Descreva como funciona um sistema de elevação hidráulica

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3- Explique por que o carro de Formula Um não voa apesar de andar a 350 km por hora?

4- Qual a área de chapas para se construir o duto a seguir?

AB = 1 m, BC = 4m, CD = 4m, CE = 5m

80x30 80x30 40x30 40x30

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SISTEMA DE UNIDADES

O Sistema Internacional de Unidades (SI) define as unidades utilizadas legalmente no

nosso país. Isto é importante, pois o desenvolvimento da transferência de calor está

totalmente baseado nas quatro dimensões básicas do Sistema Internacional, que são

comprimento (metro), massa (quilograma), tempo (segundo) e temperatura (kelvin).

Tabela 1- Unidades derivadas do SI para algumas grandezas

Quantidade